EP3445953B1 - Strömungsmaschinengehäuse - Google Patents

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EP3445953B1
EP3445953B1 EP16787365.2A EP16787365A EP3445953B1 EP 3445953 B1 EP3445953 B1 EP 3445953B1 EP 16787365 A EP16787365 A EP 16787365A EP 3445953 B1 EP3445953 B1 EP 3445953B1
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EP
European Patent Office
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curved
force
housing
curvature radius
screw connections
Prior art date
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Active
Application number
EP16787365.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3445953A1 (de
Inventor
Claus Michael Fost
Jochen Homann
Florian Brahm
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MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Energy Solutions SE
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=57206220&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP3445953(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by MAN Energy Solutions SE filed Critical MAN Energy Solutions SE
Publication of EP3445953A1 publication Critical patent/EP3445953A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3445953B1 publication Critical patent/EP3445953B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • F01D25/265—Vertically split casings; Clamping arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/243—Flange connections; Bolting arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine housing.
  • a turbomachine housing such as a steam turbine housing, is typically composed of a plurality of housing parts, in particular a first, lower-part housing part and a second, cover-like housing part, which are connected to one another by means of screw connections on opposite or adjacent flanges.
  • Fig. 1 shows a section of a section through a turbomachine housing 1 known from the prior art, namely steam turbine housing, in the area of a cover-like housing part 2.
  • the cover-like housing part 2 has a wall 3 with a curved cross section with a curved inside 4 and a curved outside 5.
  • a flange 6 is formed at the edge region of the cover-like housing part 2, which flange flange 7 connects to an adjacent flange, not shown, of an adjacent housing part.
  • lid-like housing part 2 of the turbomachine housing 1 is connected to the adjacent housing part, not shown, via screw connections 8, each screw connection 8 in FIG Fig.
  • FIG. 1 The embodiment shown includes a screw 9, a nut 10 cooperating with the screw 9 and an expansion sleeve 11.
  • the screw connections 8 are tightened
  • Fig. 1 shows a force vector 12, which symbolizes the screw force of the screw connection 8.
  • the force vector 12 of the screw force of the screw connection extends through an axis 13 of the respective screw connection 8.
  • turbomachine housing in which the tightness of the flange connection between adjacent housing parts can be better guaranteed than is possible with turbomachine housings known from the prior art.
  • the present invention is based on the object of creating a novel turbomachine housing.
  • the curved inside is contoured in a first area facing away from the screw connections over a first curvature radius R1 and in a second R2, the area facing the screw connections over a second curvature radius R2 deviating from the first curvature radius R1, in such a way that in the area of the screw connections a force vector the force, which is dependent on a pressure inside the turbomachine housing, but approximately coaxially opposite to a force vector of the screw force of the screw connections, which extends through the axis of the screw connections, namely in such a way that an offset between the force vector of the force that of is dependent on the pressure inside the turbomachine housing, and the force vector of the screw force is ⁇ 0.15 of the flange width B.
  • the curved outside is contoured over a third radius of curvature, the third radius of curvature R3 and the first radius of curvature R1 differing from one another.
  • an offset between the force vector of the force, which is dependent on the pressure inside the turbomachine housing, and the force vector of the screw force of the screw connections is ⁇ 0.05 of the flange width B.
  • the first radius of curvature R1 of the curved inside is larger than the second radius of curvature R2 of the curved inside, the centers of these two radius of curvature being offset from one another both in the vertical direction and in the horizontal direction. This is particularly preferred for setting favorable lever ratios in the area of the screw connections and thus for ensuring a good tightness of the turbomachine housing.
  • the third radius of curvature R3 of the curved outside is larger than the first radius of curvature R1 of the curved inside, and furthermore the centers of these two radiuses of curvature cannot be offset from one another in the vertical direction in the horizontal direction.
  • This further development of the invention also serves to set favorable leverage ratios in the area of the flange connection or screw connections and thus to ensure good tightness of the turbomachine housing.
  • a contour that extends through the curved wall of the second housing part intersects at least at one point of the curved wall, in particular at the upper vertex of the curved one Wall, from the curved outside and the curved inside has the same distance, the opposite or delimiting flange surfaces in the area of the screw connections at an intersection that lies approximately on the axis of the screw connections.
  • a distance between this point of intersection and the axis of the screw connections is ⁇ 0.15, preferably ⁇ 0.05, of the flange width B.
  • the second region of the arched inner side facing the screw connections and contoured with the second radius of curvature R2 merges into an evenly contoured region of the inner side on a side facing away from the first region.
  • the invention relates to a turbomachine housing, in particular a steam turbine housing.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of a turbomachine housing 21 according to the invention in the region of a second, cover-like housing part 22, which is connected to a first, lower-part housing part of the turbomachine housing 21, not shown.
  • a curved wall 23 is shown, which comprises an inside 24 that is curved in cross section and a curved outside 25.
  • the shown, lid-like housing part 22 of the turbomachine housing 21 has a flange 26 with a flange surface 27, with the lower part-like housing part of the turbomachine housing 21 with a corresponding flange surface adjoining this flange surface 27 of the flange 26 of the lid-like housing part 22, and then then these housing parts are connected to one another via screw connections 28.
  • Each of the screw connections 28 in turn has a screw 29, a nut 30 and an expansion sleeve 31.
  • the curved inside 21 in a first area facing away from the screw connections 28 over a first radius of curvature R1 and in a second area facing the screw connections 28 over a second area from first curvature radius R1 deviating curvature radius R2 is contoured in such a way that in the area of the screw connections 28 a force vector 32 of the screw force of the respective screw connection runs approximately coaxially, but opposite to a force vector 34 of the force which is dependent on the pressure inside the turbomachine housing.
  • the offset ⁇ x between the force vector 32 of the force of the respective screw connection 28 and the force vector 34 of the force dependent on the internal pressure is ⁇ 0.15, preferably ⁇ 0.05, of the flange width B.
  • the first curvature radius R1 is the curvature radius with which the curved inner side 24 of the curved wall 23 of the cover-like housing part 22 of the turbomachine housing 21 is curved in the area that faces away from the screw connections 28.
  • the area in which the curved wall 23 is contoured in the area of its inside 24 with the first radius of curvature R1 extends to the upper apex 35 of the curved wall 23.
  • the first radius of curvature R1 of the curved inside 24 is larger than the second radius of curvature R2 of the curved inside 24, center points 36, 37 of these radius of curvature R1, R2 being offset from one another both in the vertical direction and in the horizontal direction.
  • the curved outer side 25 of the curved wall 23 of the housing part 21 is contoured via a third radius of curvature R3, the third radius of curvature R3 and the first radius of curvature R1 differing from one another.
  • the third radius of curvature R1 of the curved outside 25 of the wall 23 is larger than the first radius of curvature R1 of the curved inside 24 of the wall 23, the center points of these radius of curvature R1 and R3 also being offset from one another, preferably in such a way that the radius of curvature R1 and R3 are offset from each other in the vertical direction, but not in the horizontal direction.
  • the area of the curved inside 24 of the housing part 22 contoured with the second radius of curvature R2 continuously merges on a first side with the first area of the curved inside 24 contoured with the first radius of curvature R1.
  • the area of the curved inner side 24 contoured with the second radius of curvature R2 continuously merges on a side facing away from the first area into an evenly contoured area of the inner side 24, in which the curved inner side 24 is then no longer curved, but rather is level.
  • This just contoured area of the curved inner surface 24 of the curved wall 23 runs adjacent to the flange surface 27 of the flange 26 and in particular ensures that the housing part 22 of the turbomachine housing 21 on the inside thereof in the area of the screw connections 28 has a greater material thickness than if the curvature of the inside 24 would extend to the flange surface 27. As a result, the strength of the turbomachine housing 21, in particular the housing part 22, can be increased.
  • the above-described contouring of the inside 24 of the curved wall 23 via the radii R1 and R2, in particular in combination with the corresponding contouring of the curved outside 25 via the radius R3, can ensure that an offset between the force vectors 32, 34 is minimal, in particular that they run approximately coaxially, as a result of which favorable lever ratios can be set in the area of the screw connections 28 in such a way that good tightness of the turbomachine housing can be provided.
  • the force vectors 32, 34 run in opposite directions, but on one axis.
  • Fig. 2 also shows a contour 39 of the curved wall 23 of the cover-like housing part 22, which extends through the wall 23 between the curved inside 24 and the curved outside 25 and which extends at least at one point of the curved wall 23, in Fig. 2 at the apex 35 thereof, the same distance from the curved outside 25 and the curved inside 24.
  • this contour 39 is a circular section contour which, as already stated, is at the same distance from the inside 24 and the outside 25 in the region of the upper vertex 35 of the curved wall 23.
  • An intersection 40 of this contour 39 with the flange surface 27 in the region of the screw connections 28 is preferably approximately on the axis 33 of the screw connections 28 through which the force vector 32 of the screw force extends.
  • a distance between this intersection 40 and the axis 33 of the screw connections 28 is ⁇ 0.15, preferably ⁇ 0.05 of the flange width B.
  • the present invention proposes a defined contouring of the turbomachine housing, in particular a steam turbine housing, and preferably in the area of the curved wall 23 of the cover-like housing part 22 of the turbomachine housing 21.
  • This defined contouring ensures that an offset ⁇ x between the force vectors 32 and 34 the screw forces and the force dependent on the internal pressure in the turbomachine housing and extending perpendicular to the force vectors is in a defined range, preferably zero. This allows good tightness of the fluid machine housing 21 to be ensured.
  • the screwing force required to ensure the tightness in the flange area between the adjacent flanges of the turbomachine housing can also be reduced.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Strömungsmaschinengehäuse.
  • Ein Strömungsmaschinengehäuse, wie zum Beispiel ein Dampfturbinengehäuse, ist typischerweise aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt, insbesondere aus einem ersten, unterteilartigen Gehäuseteil und einem zweiten, deckelartigen Gehäuseteil, die über Schraubverbindungen an sich gegenüberliegenden bzw. aneinander angrenzenden Flanschen miteinander verbunden sind.
  • Fig. 1 zeigt einen ausschnittsweisen Querschnitt durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Strömungsmaschinengehäuse 1, nämlich Dampfturbinengehäuse, im Bereich eines deckelartigen Gehäuseteils 2. Das deckelartige Gehäuseteil 2 verfügt über eine im Querschnitt gewölbte Wandung 3 mit einer gewölbten Innenseite 4 und einer gewölbten Außenseite 5. In einem Randbereich des deckelartigen Gehäuseteils 2 ist ein Flansch 6 ausgebildet, der mit einer Flanschfläche 7 an einen nicht gezeigten, angrenzenden Flansch eines benachbarten Gehäuseteils anschließt. Das in Fig. 1 gezeigte, deckelartige Gehäuseteil 2 des Turbomaschinengehäuses 1 ist mit dem angrenzenden, nicht gezeigten Gehäuseteil über Schraubverbindungen 8 verbunden, wobei jede Schraubverbindung 8 im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils eine Schraube 9, eine mit der Schraube 9 zusammenwirkende Mutter 10 sowie eine Dehnhülse 11 umfasst. Zum Verbinden der Gehäuseteile des Strömungsmaschinengehäuses 1 werden die Schraubverbindungen 8 angezogen, wobei Fig. 1 einen Kraftvektor 12 zeigt, der die Schraubenkraft der Schraubverbindung 8 symbolisiert. Der Kraftvektor 12 der Schraubenkraft der Schraubverbindung erstreckt sich durch eine Achse 13 der jeweiligen Schraubverbindung 8.
  • Auf die Verbindung der Gehäuseteile des Strömungsmaschinengehäuses 1 wirken nicht nur die Schraubenkräfte der jeweiligen Schraubverbindungen 8, vielmehr wirkt auf die Verbindung der Gehäuseteile auch eine Kraft, die von einem Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses 1 abhängig ist, wobei in Fig. 1 diese vom Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses 1 abhängige Kraft durch einen Kraftvektor 14 symbolisiert ist. Während der Kraftvektor 12 der in Fig. 1 gezeigten Schraubverbindung 8, der die Schraubenkraft der Schraubverbindung 8 symbolisiert, sich durch die Achse 13 der Schraubverbindung 8 erstreckt, ist der Kraftvektor 14, der vom Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses abhängig ist, um das Maß Δx zum Kraftvektor 12 der Schraubenkraft der Schraubverbindung 8 parallel versetzt.
  • Je größer dieser Versatz Δx zwischen der Wirkrichtung des Kraftvektors 12 der jeweiligen Schraubenkraft und der Wirkrichtung des Kraftvektors 14 der vom Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses 1 abhängigen Kraft ist, desto ungünstiger sind die Hebelverhältnisse im Bereich der Flanschverbindung zwischen den Gehäuseteilen des Strömungsmaschinengehäuses 1, wodurch die Dichtigkeit der Flanschverbindung beeinträchtigt wird. So kann hierdurch ein Klaffen der Flanschverbindung an der Gehäuseinnenseite verursacht werden, wodurch dann die Dichtigkeit der Flanschverbindung aufgehoben wird. Dies ist von Nachteil.
  • US 2 278 304 A offenbart ein Strömungsmaschinengehäuse nach dem Obebgriff des Anspruchs 1.
  • Aus EP 2 096 273 A1 und DE 35 42 073 A1 ist weiterer Stand der Technik bekannt.
  • Es besteht daher Bedarf an einem Strömungsmaschinengehäuse, bei welchem die Dichtigkeit der Flanschverbindung zwischen aneinandergrenzenden Gehäuseteilen besser gewährleistet werden kann, als dies bei aus dem Stand der Technik bekannten Strömungsmaschinengehäusen möglich ist.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Strömungsmaschinengehäuse zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Strömungsmaschinengehäuse nach Anspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist die gewölbte Innenseite in einem ersten, von den Schraubverbindungen abgewandten Bereich über einen ersten Wölbungsradius R1 und in einem zweiten R2, den Schraubverbindungen zugewandten Bereich über einen zweiten, vom ersten Wölbungsradius R1 abweichenden Wölbungsradius R2 derart konturiert, dass im Bereich der Schraubverbindungen ein Kraftvektor der Kraft, die von einem Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses abhängig ist, annähernd koaxial jedoch entgegengesetzt zu einem Kraftvektor der Schraubenkraft der Schraubverbindungen verläuft, der sich durch die Achse der Schraubverbindungen erstreckt, nämlich derart, dass ein Versatz zwischen dem Kraftvektor der Kraft, die von dem Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses abhängig ist, und dem Kraftvektor der Schraubenkraft <0,15 der Flanschbreite B beträgt. Hiermit können günstige Hebelverhältnisse im Bereich der Flanschverbindung bzw. der Schraubverbindungen zwischen den Gehäuseteilen des Strömungsmaschinengehäuses gewährleistet werden. Letztendlich kann hierdurch im Bereich der Flanschverbindung bzw. Schraubenverbindung eine gute Dichtigkeit für das Strömungsmaschinengehäuse bereitgestellt werden.
  • Die gewölbte Außenseite ist über einen dritten Wölbungsradius konturiert, wobei der dritte Wölbungsradius R3 und der erste Wölbungsradius R1 voneinander abweichen.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung beträgt ein Versatz zwischen dem Kraftvektor der Kraft, die von dem Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses abhängig ist, und dem Kraftvektor der Schraubenkraft der Schraubverbindungen <0,05 der Flanschbreite B. Mit dieser vorteilhaften Weiterbildung kann die Dichtigkeit des Strömungsmaschinengehäuses besonders vorteilhaft eingestellt werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Wölbungsradius R1 der gewölbten Innenseite größer als der zweite Wölbungsradius R2 der gewölbten Innenseite, wobei die Mittelpunkte dieser beiden Wölbungsradien sowohl in vertikaler Richtung als auch in horizontaler Richtung zueinander versetzt sind. Dies ist zur Einstellung günstiger Hebelverhältnisse im Bereich der Schraubverbindungen und damit zur Gewährleistung einer guten Dichtigkeit des Strömungsmaschinengehäuses besonders bevorzugt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der dritte Wölbungsradius R3 der gewölbten Außenseite größer als der erste Wölbungsradius R1 der gewölbten Innenseite, wobei ferner die Mittelpunkte dieser beiden Wölbungsradien in vertikaler Richtung jedoch nicht in horizontaler Richtung zueinander versetzt sein können. Auch diese Weiterbildung der Erfindung dient der Einstellung günstiger Hebelverhältnisse im Bereich der Flanschverbindung bzw. Schraubverbindungen und damit der Gewährleistung einer guten Dichtigkeit des Strömungsmaschinengehäuses.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung schneidet eine sich durch die gewölbte Wandung des zweiten Gehäuseteils erstreckende Kontur, die zumindest in einem Punkt der gewölbten Wandung, insbesondere im oberen Scheitelpunkt der gewölbten Wandung, von der gewölbten Außenseite und der gewölbten Innenseite den gleichen Abstand aufweist, die sich gegenüberliegenden bzw. einander abgrenzenden Flanschflächen im Bereich der Schraubverbindungen in einem Schnittpunkt, der annähernd auf der Achse der Schraubverbindungen liegt. Vorzugsweise beträgt ein Abstand zwischen diesem Schnittpunkt und der Achse der Schraubverbindungen <0,15, vorzugsweise <0,05, der Flanschbreite B. Hiermit kann eine besonders gute Dichtigkeit des Strömungsmaschinengehäuses gewährleistet werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung geht der zweite, den Schraubverbindungen zugewandte und mit dem zweiten Wölbungsradius R2 konturierte Bereich der gewölbten Innenseite an einer vom ersten Bereich abgewandten Seite in einen eben konturierten Bereich der Innenseite über. Mit dieser Weiterbildung kann gewährleistet werden, dass die gewölbte Wandung des deckelartigen Gehäuseteils des Strömungsmaschinengehäuses benachbart zu den Schraubverbindungen im Bereich des Gehäuseinnenteils eine größere Materialstärke aufweist, wodurch die Festigkeit des Strömungsmaschinengehäuses vorteilhaft eingestellt werden kann.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1:
    einen Ausschnitt aus einem Strömungsmaschinengehäuse nach dem Stand der Technik; und
    Fig. 2:
    einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Strömungsmaschinengehäuse.
  • Die Erfindung betrifft ein Strömungsmaschinengehäuse, insbesondere ein Dampfturbinengehäuse.
  • Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strömungsmaschinengehäuses 21 im Bereich eines zweiten, deckelartigen Gehäuseteils 22, welches mit einem nicht gezeigten ersten, unterteilartigen Gehäuseteil des Strömungsmaschinengehäuses 21 verbunden ist. Vom deckelartigen, zylinderschalenartigen Gehäuseteil 22 ist eine gewölbte Wandung 23 gezeigt, die eine im Querschnitt gewölbte Innenseite 24 und eine gewölbte Außenseite 25 umfasst.
  • Das gezeigte, deckelartige Gehäuseteil 22 des Strömungsmaschinengehäuses 21 verfügt über einen Flansch 26 mit einer Flanschfläche 27, wobei sich an diese Flanschfläche 27 des Flanschs 26 des deckelartigen Gehäuseteils 22 das nicht gezeigte, unterteilartige Gehäuseteil des Strömungsmaschinengehäuses 21 mit einer korrespondieren Flanschfläche anschließt, und wobei dann diese Gehäuseteile über Schraubverbindungen 28 miteinander verbunden sind. Jede der Schraubverbindungen 28 verfügt wiederum über eine Schraube 29, eine Mutter 30 sowie eine Dehnhülse 31.
  • Um nun eine gute Dichtigkeit des Strömungsmaschinengehäuses 21 zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die gewölbte Innenseite 21 in einem ersten, von den Schraubverbindungen 28 abgewandten Bereich über einen ersten Wölbungsradius R1 und in einem zweiten, den Schraubverbindungen 28 zugewandten Bereich über einen zweiten, vom ersten Wölbungsradius R1 abweichenden Wölbungsradius R2 konturiert ist, und zwar derart, dass im Bereich der Schraubverbindungen 28 ein Kraftvektor 32 der Schraubenkraft der jeweiligen Schraubverbindung annähernd koaxial, jedoch entgegengesetzt zu einem Kraftvektor 34 der Kraft verläuft, die vom Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses abhängig ist.
  • So zeigt Fig. 2, dass sich der Kraftvektor 32 der Schraubenkraft der jeweiligen Schraubverbindung durch die Achse 33 der jeweiligen Schraubverbindung 28 erstreckt, und dass der Kraftvektor 32 der Schraubenkraft und der Kraftvektor 34 der vom Innendruck des Strömungsmaschinengehäuses abhängigen Kraft annähernd koaxial zueinander verlaufen, wobei unter annähernd koaxial verstanden werden soll, dass ein ggf. vorhandener Versatz Δx zwischen den Kraftvektoren 32, 34 in einem definierten Bereich liegt.
  • So ist vorgesehen, dass der Versatz Δx zwischen dem Kraftvektor 32 der Kraft der jeweiligen Schraubverbindung 28 und dem Kraftvektor 34 der vom Innendruck abhängigen Kraft <0,15, vorzugsweise <0,05, der Flanschbreite B beträgt. Beim ersten Wölbungsradius R1 handelt es sich um denjenigen Wölbungsradius, mit welchem die gewölbte Innenseite 24 der gewölbten Wandung 23 des deckelartigen Gehäuseteils 22 des Strömungsmaschinengehäuses 21 in dem Bereich gewölbt ist, der von den Schraubverbindungen 28 abgewandt ist. Derjenige Bereich, in welchem die gewölbte Wandung 23 im Bereich ihrer Innenseite 24 mit dem ersten Wölbungsradius R1 konturiert ist, erstreckt sich dabei bis zum oberen Scheitelpunkt 35 der gewölbten Wandung 23.
  • Der erste Wölbungsradius R1 der gewölbten Innenseite 24 ist dabei größer als der zweite Wölbungsradius R2 der gewölbten Innenseite 24, wobei Mittelpunkte 36, 37 dieser Wölbungsradien R1, R2 sowohl in vertikaler Richtung als auch in horizontaler Richtung zueinander versetzt sind.
  • So zeigt Fig. 2, dass der Mittelpunkt 37 des zweiten Wölbungsradius R2 bezogen auf den Mittelpunkt 36 des ersten Wölbungsradius R1 vertikal nach oben in Richtung auf den Scheitelpunkt 35 der Wandung 23 und horizontal nach außen in Richtung auf den Flansch 26 bzw. die Wandung 23 versetzt ist.
  • Wie Fig. 2 entnommen werden kann, ist die gewölbte Außenseite 25 der gewölbten Wandung 23 des Gehäuseteils 21 über einen dritten Wölbungsradius R3 konturiert, wobei der dritte Wölbungsradius R3 und der erste Wölbungsradius R1 voneinander abweichen. Vorzugsweise ist der dritte Wölbungsradius R1 der gewölbten Außenseite 25 der Wandung 23 größer als der erste Wölbungsradius R1 der gewölbten Innenseite 24 der Wandung 23, wobei auch die Mittelpunkte dieser Wölbungsradien R1 und R3 zueinander versetzt sind, und zwar vorzugsweise derart, dass die Wölbungsradien R1 und R3 zwar in vertikaler Richtung, jedoch nicht in horizontaler Richtung zueinander versetzt sind.
  • So zeigt Fig. 2 die optionale Ausführungsform, dass der Mittelpunkt 36 des ersten Wölbungsradius R1 der Innenseite 24 gegenüber dem Mittelpunkt 38 des dritten Wölbungsradius R3 der Außenseite 25 in vertikaler Richtung nach oben versetzt ist, also einen kleineren Abstand vom Scheitelpunkt 35 der gewölbten Wandung 23 aufweist. In horizontaler Richtung gesehen besteht jedoch kein Versatz zwischen den Mittelpunkten 36 und 38 dieser Wölbungsradien R1 und R3.
  • Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung geht der mit dem zweiten Wölbungsradius R2 konturierte Bereich der gewölbten Innenseite 24 des Gehäuseteils 22 an einer ersten Seite stetig in den mit dem ersten Wölbungsradius R1 konturierten ersten Bereich der gewölbten Innenseite 24 über.
  • Ferner geht der mit dem zweiten Wölbungsradius R2 konturierte Bereich der gewölbten Innenseite 24 an einer vom ersten Bereich abgewandten Seite in einen eben konturierten Bereich der Innenseite 24 stetig übergeht, in welchem dann die gewölbte Innenseite 24 nicht weiter gewölbt ist, sondern vielmehr eben verläuft.
  • Dieser eben konturierte Bereich der an sich gewölbten Innenfläche 24 der gewölbten Wand 23 verläuft angrenzend an die Flanschfläche 27 des Flanschs 26 und stellt insbesondere sicher, dass das Gehäuseteil 22 des Strömungsmaschinengehäuses 21 auf der Innenseite desselben im Bereich der Schraubverbindungen 28 eine größere Materialdicke als dann aufweist, wenn sich die Wölbung der Innenseite 24 bis zur Flanschfläche 27 erstrecken würde. Hierdurch kann die Festigkeit des Strömungsmaschinengehäuses 21, insbesondere des Gehäuseteils 22, erhöht werden.
  • Durch die oben beschriebene Konturierung der Innenseite 24 der gewölbten Wandung 23 über die Radien R1 und R2 kann insbesondere in Kombination mit der entsprechenden Konturierung der gewölbten Außenseite 25 über den Radius R3 gewährleistet werden, dass ein Versatz zwischen den Kraftvektoren 32, 34 minimal ist, insbesondere dass dieselben annähernd koaxial verlaufen, wodurch im Bereich der Schraubverbindungen 28 derart günstige Hebelverhältnisse eingestellt werden können, dass eine gute Dichtigkeit des Strömungsmaschinengehäuses bereitgestellt werden kann. Im Idealfall verlaufen die Kraftvektoren 32, 34 entgegengesetzt, jedoch auf einer Achse.
  • Fig. 2 zeigt weiterhin eine Kontur 39 der gewölbten Wandung 23 des deckelartigen Gehäuseteils 22, die sich zwischen der gewölbten Innenseite 24 und der gewölbten Außenseite 25 durch die Wandung 23 erstreckt und die zumindest in einem Punkt der gewölbten Wandung 23, in Fig. 2 im Scheitelpunkt 35 derselben, von der gewölbten Außenseite 25 und der gewölbten Innenseite 24 den gleichen Abstand aufweist.
  • In Fig. 2 handelt es sich bei dieser Kontur 39 um eine Kreisabschnittskontur, die, wie bereits ausgeführt, im Bereich des oberen Scheitelpunkts 35 der gewölbten Wandung 23 von der Innenseite 24 und der Außenseite 25 den gleichen Abstand aufweist.
  • Ein Schnittpunkt 40 dieser Kontur 39 mit der Flanschfläche 27 im Bereich der Schraubverbindungen 28 liegt dabei vorzugsweise annähernd auf der Achse 33 der Schraubverbindungen 28, durch die sich der Kraftvektor 32 der Schraubenkraft erstreckt. Ein Abstand zwischen diesem Schnittpunkt 40 und der Achse 33 der Schraubverbindungen 28 beträgt dabei <0,15, vorzugsweise <0,05 der Flanschbreite B.
  • Mit der hier vorliegenden Erfindung wird eine definierte Konturierung des Strömungsmaschinengehäuses, insbesondere eines Dampfturbinengehäuses, vorgeschlagen, und zwar vorzugsweise im Bereich der gewölbten Wandung 23 des deckelartigen Gehäuseteils 22 des Strömungsmaschinengehäuses 21. Durch diese definierte Konturierung wird sichergestellt, dass ein Versatz Δx zwischen den Kraftvektoren 32 und 34 der Schraubenkräfte und der vom Innendruck im Strömungsmaschinengehäuse abhängigen Kraft, der sich senkrecht zu den Kraftvektoren erstreckt, in einem definierten Bereich liegt, vorzugsweise Null beträgt. Hierdurch kann dann eine gute Dichtigkeit des Strömungsmaschinengehäuses 21 gewährleistet werden. Insbesondere kann auch die nötige Schraubenkraft zur Gewährleistung der Dichtigkeit im Flanschbereich zwischen den aneinandergrenzenden Flanschen des Strömungsmaschinengehäuses reduziert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Strömungsmaschinengehäuse
    2
    Gehäuseteil
    3
    Wandung
    4
    Innenseite
    5
    Außenseite
    6
    Flansch
    7
    Flanschfläche
    8
    Schraubverbindung
    9
    Schraube
    10
    Mutter
    11
    Dehnhülse
    12
    Kraftvektor (Schraubenkraft)
    13
    Achse
    14
    Kraftvektor (Schraubenkraft)
    21
    Strömungsmaschinengehäuse
    22
    Gehäuseteil
    23
    Wandung
    24
    Innenseite
    25
    Außenseite
    26
    Flansch
    27
    Flanschfläche
    28
    Schraubverbindung
    29
    Schraube
    30
    Mutter
    31
    Dehnhülse
    32
    Kraftvektor (Schraubenkraft)
    33
    Achse
    34
    Kraftvektor (Schraubenkraft)
    35
    Scheitelpunkt
    36
    Mittelpunkt
    37
    Mittelpunkt
    38
    Mittelpunkt
    39
    Kontur

Claims (8)

  1. Strömungsmaschinengehäuse (21), insbesondere Dampfturbinengehäuse,
    mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil (22), die über Schraubverbindungen (28) an sich gegenüberliegenden bzw. einander angrenzenden Flanschen miteinander verbunden sind,
    wobei das zweite Gehäuseteil (22) eine gewölbte Wandung (23) mit einer gewölbten Innenseite (24) und einer gewölbten Außenseite (25) umfasst,
    wobei die gewölbte Innenseite (24) in einem ersten, von den Schraubverbindungen (28) abgewandten Bereich über einen ersten Wölbungsradius (R1) und in einem zweiten, den Schraubverbindungen (28) zugewandten Bereich über einen zweiten, vom ersten Wölbungsradius (R1) abweichenden Wölbungsradius (R2) konturiert ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die gewölbte Innenseite (24) über den ersten Wölbungsradius (R1) und den zweiten Wölbungsradius (R2) derart konturiert ist, dass im Bereich der Schraubverbindungen (28) ein Kraftvektor (34) der Kraft, die von einem Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses (21) abhängig ist, annähernd koaxial jedoch entgegengesetzt zu einem Kraftvektor (32) der Schraubenkraft der Schraubverbindungen (28) verläuft, der sich durch die Achse (33) der Schraubverbindungen (32) erstreckt, nämlich derart, dass ein Versatz zwischen dem Kraftvektor (34) der Kraft, die von dem Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses abhängig ist, und dem Kraftvektor (32) der Schraubenkraft <0,15 der Flanschbreite B beträgt,
    die gewölbte Außenseite (25) über einen dritten Wölbungsradius (R3) konturiert ist, wobei der dritte Wölbungsradius (R3) und der erste Wölbungsradius (R1) voneinander abweichen.
  2. Strömungsmaschinengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz zwischen dem Kraftvektor (34) der Kraft, die von dem Druck im Inneren des Strömungsmaschinengehäuses abhängig ist, und dem Kraftvektor (32) der Schraubenkraft < 0,05 der Flanschbreite B beträgt.
  3. Strömungsmaschinengehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Wölbungsradius (R3) der gewölbten Außenseite (25) größer als der erste Wölbungsradius (R1) der gewölbten Innenseite (24) ist, und dass die Mittelpunkte (36, 38) dieser beiden Wölbungsradien (R1, R3) in vertikaler Richtung jedoch nicht in horizontaler Richtung zueinander versetzt sind.
  4. Strömungsmaschinengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich durch die gewölbte Wandung (23) des zweiten Gehäuseteils (21) erstreckende Kontur (39), die zumindest in einem Punkt der gewölbten Wandung (23), insbesondere im oberen Scheitelpunkt (35) der gewölbten Wandung, von der gewölbten Außenseite (25) und der gewölbten Innenseite (24) den gleichen Abstand aufweist, sich gegenüberliegende bzw. einander abgrenzende Flanschflächen im Bereich der Schraubverbindungen (28) in einem Schnittpunkt schneidet, der annähernd auf der Achse (33) der Schraubverbindungen (32) liegt.
  5. Strömungsmaschinengehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen diesem Schnittpunkt und der Achse der Schraubverbindungen <0,15 der Flanschbreite B beträgt.
  6. Strömungsmaschinengehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen diesem Schnittpunkt und der Achse der Schraubverbindungen <0,05 der Flanschbreite B beträgt.
  7. Strömungsmaschinengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, den Schraubverbindungen (28) zugewandte und mit dem zweiten Wölbungsradius (R2) konturierte Bereich der gewölbten Innenseite (24) an einer vom ersten Bereich abgewandten Seite in einen eben konturierten Bereich der Innenseite (24) übergeht.
  8. Strömungsmaschinengehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wölbungsradius (R1) der gewölbten Innenseite (24) größer als der zweite Wölbungsradius (R2) der gewölbten Innenseite (24) ist, und dass die Mittelpunkte (36, 37) dieser beiden Wölbungsradien (R1, R2) sowohl in vertikaler Richtung als auch in horizontaler Richtung zueinander versetzt sind.
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